Роботизовані кінцівки змінили мозок людей

Сканування, проведене вченими Університетського коледжу Лондона і Оксфордського університету, показало, що у людей, що користуються роботизованим «Третім великим пальцем», змінюється активність мозку, що відповідає за рух кисті руки. Це дозволяє їм всього за кілька днів навчитися вирішувати за допомогою маніпулятора складні завдання, такі як помішування кави в чашці або будівництво вежі з дерев’яних брусків. Результати дослідження опубліковані в журналі Science Robotics.

Учасники експерименту навчалися користуватися додатковим пальцем-роботом, надрукованим на 3D-принтері, протягом п’яти днів. Він володіє двома ступенями свободи і управляється по бездротовому зв’язку за допомогою великих пальців ніг. 20 випробовуваних носили його по шість годин на день протягом п’яти днів і виконували за допомогою нього звичайні повсякденні дії, а також спеціальні тренувальні завдання.

Після навчання учасники пройшли ряд тестів, а деяким провели функціональну томографію головного мозку (фМРТ). Тренування поліпшили моторику і координацію штучного пальця, а також спритність, з якою випробовувані його використовували, в тому числі з закритими очима. Учасники повідомляли, що вони відчували робота як частину власного тіла, і навіть не докладали особливих когнітивних зусиль з контролю за ним. Це підтверджувалося результатами сканування, які продемонстрували зміну нейронної активності в сенсомоторній області кори великих півкуль.

В ході фМРТ випробовувані рухали кожним зі своїх пальців, крім штучного (в цілях безпеки його зняли перед скануванням), після чого активність мозку порівнювалася з активністю при русі пальцями на руці, на якій не носили «Третій великий палець». Репрезентація пальців руки у відповідній області соматосенсорній корі стала трохи менш чіткою, тобто мозок почав підлаштовуватися до використання додаткового пальця. Це нагадує те, що відбувається у досвідчених піаністів, у яких через постійні тренування нейронна активність, яка відображає рух окремих пальців, стає менш помітною.

Як пишуть автори роботи, зміни в мозку мають вирішальне значення для успішного впровадження технологій аугментації, коли людське тіло доповнюється роботехнічними пристроями, які заміняють або доповнюють кінцівки.